ÚVOD
CNC router je a Souprava CNC stroje jehož dráhy nástroje lze řídit pomocí numerického řízení počítačem. Jedná se o počítačem řízený stroj pro řezání různých tvrdých materiálů, jako je dřevo, kompozity, hliník, ocel, plasty a pěny. Je to jeden z mnoha druhů nástrojů, které mají CNC varianty. CNC frézka je koncepčně velmi podobná CNC frézka.
CNC routery se dodávají v mnoha konfiguracích, od malých domácích „stolních“ CNC routerů až po velké „portálové“ CNC routery používané v zařízeních na výrobu lodí. Přestože existuje mnoho konfigurací, většina CNC routerů má několik specifických částí: vyhrazený CNC ovladač, jeden nebo více vřetenových motorů, AC měniče a stůl.
CNC routery jsou obecně dostupné ve 3-osých a 5-osých CNC formátech.
CNC router je řízen počítačem. Souřadnice se načítají do řídicí jednotky stroje ze samostatného programu. Majitelé CNC routerů mají často 2 softwarové aplikace – jeden program pro vytváření návrhů (CAD) a druhý pro převod těchto návrhů do programu instrukcí pro stroj (CAM). Stejně jako u CNC frézek lze CNC routery ovládat přímo ručním programováním, ale CAD/CAM otevírá širší možnosti pro konturování, urychluje proces programování a v některých případech vytváří programy, jejichž ruční programování by bylo, ne-li skutečně nemožné, rozhodně komerčně nepraktické.
CNC routery může být velmi užitečné při provádění stejných, opakujících se úloh. CNC router obvykle produkuje konzistentní a vysoce kvalitní práci a zvyšuje produktivitu továrny.
CNC router může snížit plýtvání, četnost chyb a dobu, za kterou se hotový výrobek dostane na trh.
CNC router poskytuje větší flexibilitu výrobnímu procesu. Může být použit při výrobě mnoha různých předmětů, jako jsou dveřní řezby, interiérové a exteriérové dekorace, dřevěné panely, vývěsní štíty, dřevěné rámy, lišty, hudební nástroje, nábytek a tak dále. Kromě toho CNC router usnadňuje tvarování plastů za tepla tím, že automatizuje proces ořezávání. CNC routery pomáhají zajistit opakovatelnost dílu a dostatečný výrobní výkon.
ČÍSELNÉ OVLÁDÁNÍ
Technologie numerického řízení, jak je známa dnes, se objevila v polovině 20. století. Lze v něm vysledovat rok 1952, americké letectvo a jména Johna Parsonse a Massachusettského technologického institutu v Cambridge, MA, USA. V produkční výrobě se uplatnil až na počátku 1960. let. skutečný boom přišel v podobě CNC kolem roku 1972 a o deset let později s uvedením cenově dostupných mikropočítačů. Historie a vývoj této fascinující technologie je dobře zdokumentován v mnoha publikacích.
V oblasti výroby a zejména v oblasti zpracování kovů způsobila technologie Numerical Control něco revoluce. Dokonce i v dobách, kdy se počítače staly standardním vybavením každé společnosti a mnoha domácností, našly obráběcí stroje vybavené systémem numerického řízení své zvláštní místo ve strojírnách. Nedávný vývoj mikroelektroniky a neustálý vývoj počítačů, včetně jeho dopadu na numerické řízení, přinesl významné změny do výrobního sektoru obecně a do kovodělného průmyslu zvláště.
DEFINICE NUMERICKÉHO ŘÍZENÍ
V různých publikacích a článcích bylo v průběhu let použito mnoho popisů k definování toho, co je numerické řízení. Mnoho z těchto definic sdílí stejnou myšlenku, stejný základní koncept, jen používají jiné formulace.
Většinu všech známých definic lze shrnout do relativně jednoduchého tvrzení:
Numerické řízení lze definovat jako obsluhu obráběcích strojů pomocí specificky kódovaných instrukcí do řídicího systému stroje.
Pokyny jsou kombinace písmen abecedy, číslic a vybraných symbolů, například desetinná čárka, znak procenta nebo symboly závorek. Všechny instrukce jsou psány v logickém pořadí a předem určené formě. Soubor všech instrukcí nezbytných k obrábění součásti se nazývá NC program, CNC program nebo part program. Takový program lze uložit pro budoucí použití a opakovaně použít k dosažení stejných výsledků obrábění kdykoli.
NC a CNC technologie
Při striktním dodržení terminologie je rozdíl ve významu zkratek NC a CNC. NC znamená objednávku a původní technologii Numerical Control, přičemž zkratka CNC znamená novější technologii Computerized Numerical Control, moderní spin-off svého staršího příbuzného. V praxi je však preferovanou zkratkou CNC. Chcete-li objasnit správné použití každého termínu, podívejte se na hlavní rozdíly mezi systémy NC a CNC.
Oba systémy plní stejné úkoly, a to manipulaci s daty za účelem obrábění součásti. V obou případech obsahuje vnitřní návrh řídicího systému logické instrukce, které zpracovávají data. V tomto bodě podobnost končí.
NC systém (na rozdíl od CNC systému) používá pevné logické funkce, ty, které jsou zabudovány a trvale propojeny s řídicí jednotkou. Tyto funkce nemůže změnit programátor ani obsluha stroje. kvůli pevnému zápisu řídicí logiky může NC řídicí systém interpretovat partprogram, ale neumožňuje provádět žádné změny, které je třeba provádět mimo řídicí systém, typicky v kancelářském prostředí. NC systém také vyžaduje povinné použití děrných pásek pro zadávání informací o programu.
Moderní CNC systém, ale ne starý NC systém, používá interní mikroprocesor (tj. počítač). Tento počítač obsahuje paměťové registry ukládající různé rutiny, které jsou schopné manipulovat s logickými funkcemi. To znamená, že programátor nebo obsluha stroje může změnit program samotného řízení (u stroje) s okamžitými výsledky. Tato flexibilita je největší výhodou CNC systémů a pravděpodobně klíčovým prvkem, který přispěl k tak širokému využití technologie v moderní výrobě. CNC programy a logické funkce jsou uloženy na speciálních počítačových čipech jako softwarové instrukce. Namísto použití hardwarových připojení, jako jsou dráty, které řídí logické funkce. Na rozdíl od NC systému je CNC systém synonymem pro termín „softwired“.
When describing a particular subject that relates to the numerical control technology, it is customary to use either the term NC or CNC. Keep in mind that NC can also mean CNC in everyday talk, but CNC can never refer to the order technology, described here under the abbreviation of NC. The letter `C` stands for computerized, and it is not applicable to the hardwired system. All control systems manufactured today are of the CNC design. Abbreviations such as C&C or C'n'C are not correct and reflect poorly on anybody that uses them.
Terminologie
Absolutní nula
To se týká polohy všech os, když jsou umístěny v bodě, kde je mohou senzory fyzicky detekovat. pozice absolutní nuly je normálně dosažena po provedení příkazu domů.
Osa
Pevná referenční čára, kolem které se objekt posouvá nebo otáčí.
Kuličkový šroub
Kuličkový šroub je mechanické zařízení pro převod rotačního pohybu na lineární pohyb. skládá se z matice s recirkulačním kuličkovým ložiskem, která se otáčí v přesném šroubu se závitem.
CAD
Počítačem podporované navrhování (CAD) je použití široké škály počítačových nástrojů, které pomáhají inženýrům, architektům a dalším profesionálům v oblasti designu v jejich konstrukčních činnostech.
CAM
Počítačem podporovaná výroba (CAM) je použití široké škály počítačových softwarových nástrojů, které pomáhají inženýrům a CNC strojníkům při výrobě nebo prototypování součástí produktů.
CNC
Zkratka CNC znamená počítačové numerické řízení a odkazuje konkrétně na počítačový "řadič", který čte instrukce v g-kódu a pohání obráběcí stroj.
kontrolor
Řídicí systém je zařízení nebo soubor zařízení, které řídí, řídí, řídí nebo reguluje chování jiných zařízení nebo systémů.
Denní světlo
Toto je vzdálenost mezi nejnižší částí nástroje a povrchem stolu stroje. Maximální denní světlo označuje vzdálenost od stolu k nejvyššímu bodu, kterého může nástroj dosáhnout.
Vrtací banky
Jinak známé jako multi-vrtáky, jedná se o sady vrtáků obvykle rozmístěných v 32 mm krocích.
Rychlost posuvu
Neboli řezná rychlost je rozdíl rychlostí mezi řezným nástrojem a povrchem součásti, na které se pracuje.
Odsazení přípravku
Toto je hodnota, která představuje referenční nulu daného zařízení. odpovídá vzdálenosti ve všech osách mezi absolutní nulou a nulou přípravku.
G-kód
G-code je obecný název pro programovací jazyk, který ovládá NC a CNC obráběcí stroje.
Titulní strana
Toto je naprogramovaný referenční bod známý také jako 0,0,0 reprezentovaný buď jako absolutní strojní nula nebo jako nula offsetu přípravku.
Lineární a kruhová interpolace je metoda konstrukce nových datových bodů z diskrétní sady známých datových bodů. jinými slovy, toto je způsob, jakým program vypočítá řeznou dráhu celého kruhu, přičemž zná pouze střed a poloměr.
Stroj domů
Toto je výchozí poloha všech os na stroji. Při provádění příkazu k najetí se všechny pohony přesunou do svých výchozích poloh, dokud nedosáhnou spínače nebo senzoru, který jim řekne, aby se zastavily.
hnízdění
Týká se procesu efektivní výroby dílů z plechů. pomocí složitých algoritmů software vnoření určuje, jak rozmístit díly tak, aby se maximalizovalo využití dostupné zásoby.
Ofset
Vztahuje se na vzdálenost od měření středové linie, která pochází ze softwaru CAM.
Piggyback nástroje
Tento termín se používá k označení vzduchem aktivovaných nástrojů, které jsou namontovány vedle hlavního vřetena.
Postprocesor
Software, který poskytuje určité konečné zpracování dat, jako je jejich formátování pro zobrazení, tisk nebo obrábění.
Program nula
Toto je referenční bod 0,0 zadaný v programu. ve většině případů se liší od strojové nuly.
Rack a pastorek
Hřeben a pastorek je pár ozubených kol, které převádějí rotační pohyb na lineární pohyb.
Vřeteno
Vřeteno je vysokofrekvenční motor vybavený upínacím zařízením nástroje.
Spoilboard
Je také známá jako obětní deska, je to materiál používaný jako základ pro řezaný materiál. může být vyroben z mnoha různých materiálů, z nichž nejběžnější jsou MDF a dřevotřískové desky.
Načítání nástroje
To se týká tlaku vyvíjeného na nástroj při řezání materiálu.
Rychlost nástroje
Nazývá se také otáčky vřetena, jedná se o frekvenci otáčení vřetena stroje, měřenou v otáčkách za minutu (RPM).
Nástroje
Nástroje, překvapivě, jsou často nejméně pochopeným aspektem CNC zařízení. vzhledem k tomu, že je to jeden prvek, který nejvíce ovlivní kvalitu řezu a rychlost řezání, měli by operátoři věnovat více času zkoumání tohoto tématu.
Řezné nástroje se obvykle dodávají ze 3 různých materiálů; rychlořezná ocel, karbid a diamant.
Rychlořezná ocel (HSS)
HSS je nejostřejší ze 3 materiálů a nejlevnější, nicméně se nejrychleji opotřebovává a měl by být používán pouze na neabrazivní materiály. vyžaduje časté změny a ostření, a proto se používá většinou v případech, kdy operátor potřebuje vyřezat vlastní profil pro speciální zakázku.
Pevný karbid
Tvrdokovové nástroje se dodávají v různých formách: tvrdokovové břitové destičky, karbidové břitové destičky a celokarbidové nástroje. mějte na paměti, že ne všechny karbidy jsou stejné, protože krystalická struktura se mezi výrobci těchto nástrojů velmi liší. v důsledku toho tyto nástroje reagují odlišně na teplo, vibrace, nárazové a řezné zatížení. obecně platí, že levné generické karbidové nástroje se opotřebovávají a vylamují rychleji než dražší značky.
Krystaly karbidu křemíku jsou zapuštěny do kobaltového pojiva, aby vytvořily nástroj. Při zahřátí nástroje ztrácí kobaltové pojivo schopnost držet se na krystalech karbidu a stává se matným. zároveň se dutý prostor po chybějícím karbidu zaplní nečistotami z řezaného materiálu, čímž se umocní proces otupení.
Diamantové nástroje
Tato kategorie nástrojů v posledních několika letech klesla na ceně. díky své pozoruhodné odolnosti proti oděru je ideální pro řezání materiálů, jako jsou vysokotlaké lamináty nebo Mdf. někteří tvrdí, že vydrží karbid až 100krát. Nástroje s diamantovým hrotem jsou náchylné k prasknutí nebo prasknutí, pokud narazí na zapuštěný hřebík nebo tvrdý uzel. někteří výrobci používají diamantové nástroje pro hrubé řezání abrazivních materiálů a poté přecházejí na nástroje z tvrdokovu nebo břitové destičky pro dokončovací práce.
Geometrie nástroje
noha
Stopka je část nástroje, která je držena držákem nástroje. je to část nástroje, která nemá žádné známky obrábění. stopka musí být udržována bez kontaminace, oxidace a poškrábání.
Průměr řezu
Toto je průměr nebo šířka řezu, který nástroj vytvoří.
Délka řezu
Toto je efektivní hloubka řezu nástroje nebo jak hluboko může nástroj řezat do materiálu.
Flétny
Jedná se o část nástroje, která šnekem vysouvá řezaný materiál. počet drážek na fréze je důležitý pro stanovení zatížení třísky.
Profil nástroje
V této kategorii je mnoho profilů nástrojů. hlavními, které je třeba zvážit, jsou upcut a downcut spirály, kompresní spirály,
hrubovací nástroje, dokončovací nástroje, nástroje s nízkou šroubovicí a nástroje s přímým řezem. všechny se dodávají v kombinaci jedné až 4 fléten.
Spirála řezu způsobí, že třísky vyletí nahoru z řezu. to je dobré při provádění slepého řezu nebo při vrtání přímo dolů. tato geometrie nástroje však podporuje zvedání a má tendenci vytrhávat horní hranu řezaného materiálu.
Spirálové nástroje pro seříznutí budou tlačit třísky dolů do řezu, což má tendenci zlepšit držení součásti, ale v určitých situacích může způsobit ucpání a přehřátí. tento nástroj bude mít také tendenci vytrhnout spodní okraj řezaného materiálu.
Spirálové nástroje pro upcut i downcut jsou dodávány s hrubovacím, třískovým nebo dokončovacím břitem.
Kompresní spirály jsou kombinací upcut a downcut žlábků.
Kompresní nástroje vytlačují třísky od okrajů směrem ke středu materiálu a používají se při řezání oboustranných laminátů nebo při problémech s odtržením okrajů.
Spirálové vrtáky s nízkým nebo vysokým uchycením šroubovice se používají při řezání měkčích materiálů, jako jsou plasty a pěna, kde je svařování a odvod třísek kritické.
Zatížení čipem
Nejdůležitějším faktorem pro zvýšení životnosti nástroje je odvádět teplo, které nástroj absorbuje. nejrychlejší způsob, jak toho dosáhnout, je řezání většího množství materiálu než pomalejší postup. Třísky odvádějí z nástroje více tepla než prach. také tření nástroje o materiál způsobí tření, které se přemění v teplo.
Dalším faktorem, který je třeba vzít v úvahu při snaze prodloužit životnost nástroje, je udržovat nástroj, kleštinu a držák nástroje čisté, bez usazenin nebo koroze, čímž se snižují vibrace způsobené nevyváženými nástroji.
Tloušťka materiálu odebraného každým zubem nástroje se nazývá zatížení třísky.
Vzorec pro výpočet zatížení třísky je následující:
Zatížení třísky = rychlost posuvu / otáčky za minutu / počet břitů
When the chip load is increased, tool life is increased, while decreasing the cycle time. furthermore, a broad range of chip loads will achieve a good edge finish. it is best to refer to the tool manufacturer's chip load chart to find the best number to use. recommended chip loads usually range between 0.003" and 0.03" or 0.07 mm to 0.7 mm.
Příslušenství
Tisk štítků
Toto je možnost, která se v průmyslu stává stále populárnější, zejména proto, že CNC stroje jsou stále více integrovány do celého obchodního vzorce. Ovladač lze připojit k prodejnímu nebo plánovacímu softwaru a štítky dílů se vytisknou, jakmile je díl obroben. Někteří prodejci používají štítky k identifikaci zbylého materiálu pro snadné vyhledání v budoucnu.
Optické čtečky
Jinak známé jako hůlky s čárovým kódem, lze je integrovat do řídicí jednotky, takže program lze vyvolat naskenováním čárového kódu v pracovním plánu. Tato možnost šetří drahocenný čas automatizací procesu načítání programu.
Sondy
Tato měřicí zařízení přicházejí v různých podobách a plní mnoho různých funkcí. Některé sondy pouze měří povrch h8, aby zajistily správné vyrovnání v aplikacích citlivých na h8. jiné sondy mohou automaticky skenovat povrch 3-rozměrného objektu pro pozdější reprodukci.
Snímač délky nástroje
Snímač délky nástroje funguje jako sonda, která měří denní světlo nebo vzdálenost mezi koncem frézy a povrchem pracovního prostoru a zadává toto číslo do parametrů nástroje řídicího systému. Tento malý doplněk ušetří operátorovi zdlouhavý proces, který vyžaduje pokaždé, když mění nástroj.
Laserové projektory
Tato zařízení byla poprvé spatřena v nábytkářském průmyslu v CNC řezačkách kůže. Laserový projektor umístěný nad pracovním stolem CNC promítá obraz dílu, který se má řezat. To značně zjednodušuje umístění polotovaru na stůl, aby se zabránilo defektům a dalším problémům.
Vinylová fréza
Ve znakovém průmyslu je často vidět vinylový nástavec na nože. jedná se o frézu, kterou lze připevnit k hlavnímu vřetenu nebo na boku volně otočným nožem, jehož přítlak lze regulovat knoflíkem. Tento nástavec umožňuje uživateli proměnit svůj CNC router na plotr pro výrobu vinylových masek pro pískování nebo vinylových písmen a log pro nákladní automobily a nápisy.
Dávkovač chladicí kapaliny
Chladicí vzduchové pistole nebo rozprašovače řezné kapaliny se používají s frézkou na dřevo k řezání hliníku nebo jiných neželezných kovů. Tyto nástavce vrhají proud studeného vzduchu nebo mlhu řezné kapaliny do blízkosti řezného nástroje, aby bylo zajištěno, že zůstane během práce chladný.
Rytec
Rytce jsou namontovány na hlavním vřetenu a sestávají z plovoucí hlavy držící gravírovací nůž s malým průměrem, který se otáčí mezi 20,000 40,000 a ot./min. Plovoucí hlava zajišťuje, že hloubka gravírování bude konstantní i při změně tloušťky materiálu. Tato možnost se nejčastěji vyskytuje ve znakovém průmyslu, ačkoliv ji výrobci trofejí, houslaři a mlynářské dílny používají pro intarzie.
Rotující osa
Rotační osa nastavená podél osy x nebo y může změnit frézku na CNC soustruh. Některé z těchto rotačních os jsou jednoduše rotující vřeteno, zatímco jiné jsou indexovatelné, což znamená, že je lze použít pro vyřezávání složitých dílů.
Plovoucí řezací hlava
Plovoucí řezací hlavy udrží řezák na specifické h8 od horního povrchu řezaného materiálu. To je důležité při řezání prvků na horní povrch součásti, který nemusí mít rovný povrch. Příkladem toho je řezání v-drážky na horní straně jídelního stolu.
Plazmová řezačka
Plazmové řezačky jsou doplňkem některých strojů a umožňují uživateli řezat plechové díly různé tloušťky.
Agregátní nástroje
Agregační nástroje lze použít pro mnoho operací, které rovná fréza nemůže provést.
KONVENČNÍ A CNC OBRÁBĚNÍ
V čem je CNC obrábění lepší než konvenční metody? Je to vůbec nadřazené? Kde jsou hlavní výhody? Pokud se porovná CNC a konvenční obráběcí procesy, objeví se společný obecný přístup k obrábění součásti:
1. Získejte a prostudujte výkres
2. Vyberte nejvhodnější metodu obrábění
3. Rozhodněte se o způsobu nastavení (pracovní držení)
4. Vyberte řezné nástroje
5. Stanovte rychlosti a posuvy
6. Obrobte součást
Základní přístup je stejný pro oba typy obrábění. Hlavní rozdíl je ve způsobu, jakým jsou různá data vkládána. Rychlost posuvu 10 palců za minutu (10 palců/min) je stejná v manuálním režimu
Nebo CNC aplikace, ale způsob aplikace to není. Totéž lze říci o chladicí kapalině – lze ji aktivovat otočením knoflíku, stisknutím spínače nebo naprogramováním speciálního kódu. Všechny tyto akce budou mít za následek vytékání chladicí kapaliny z trysky. U obou druhů obrábění je vyžadována určitá znalost ze strany uživatele. Kovoobrábění, zejména obrábění kovů, je přece především dovednost, ale je to do značné míry také umění a povolání velkého počtu lidí. Stejně tak aplikace počítačového numerického řízení. Jako každá dovednost, umění nebo profese je k úspěchu nutné zvládnout ji do posledního detailu. Být CNC strojníkem nebo CNC programátorem vyžaduje více než jen technické znalosti. Pracovní zkušenosti, intuice a to, čemu se někdy říká „pocit vnitřností“, jsou velmi potřebným doplňkem jakékoli dovednosti.
Při konvenčním obrábění obsluha stroje nastavuje stroj a pohybuje každým řezným nástrojem jednou nebo oběma rukama, aby vyrobil požadovaný díl. Konstrukce ručního obráběcího stroje nabízí mnoho funkcí, které napomáhají procesu obrábění dílu - páky, rukojeti, ozubená kola a číselníky, abychom jmenovali jen některé. Stejné pohyby těla operátor opakuje pro každý díl v dávce. Slovo „stejný“ však v tomto kontextu ve skutečnosti znamená „podobný“ spíše než „identický“. Lidé nejsou schopni opakovat každý proces vždy úplně stejně – to je úkolem strojů. Lidé nemohou pracovat stále na stejné výkonnostní úrovni, bez odpočinku. Každý z nás má nějaké dobré a nějaké špatné chvíle. Výsledky těchto momentů, když jsou aplikovány na obrábění součásti, je obtížné předvídat. V každé dávce dílů budou určité rozdíly a nesrovnalosti. Části nebudou vždy úplně stejné. Udržování rozměrových tolerancí a kvality povrchové úpravy jsou nejtypičtějšími problémy konvenčního obrábění. Jednotliví strojníci mohou mít své kolegy kolegy. Kombinace těchto a dalších faktorů vytváří velké množství nekonzistencí.
Obrábění pod numerickým řízením odstraňuje většinu nekonzistencí. Nevyžaduje stejné fyzické zapojení jako obrábění. Numericky
Řízené obrábění nepotřebuje žádné páky, voliče nebo rukojeti, alespoň ne ve stejném smyslu jako konvenční obrábění. Jakmile se part program ověří, může být použit libovolněkrát, vždy s konzistentními výsledky. To neznamená, že neexistují žádné omezující faktory. Řezné nástroje se opotřebovávají, polotovar v jedné dávce není totožný s polotovarem v jiné dávce, nastavení se mohou lišit atd. Tyto faktory je třeba vzít v úvahu a kompenzovat je, kdykoli je to nutné.
Vznik technologie číslicového řízení neznamená okamžitý, nebo dokonce dlouhodobý zánik všech ručních strojů. Jsou chvíle, kdy je tradiční metoda obrábění výhodnější než počítačová metoda. Například jednoduchá jednorázová práce může být provedena efektivněji na ručním stroji než na CNC stroji. Určité typy obráběcích úloh budou těžit z ručního nebo poloautomatického obrábění, spíše než z číslicově řízeného obrábění. CNC obráběcí stroje nemají nahradit každý ruční stroj, ale pouze je doplnit.
V mnoha případech je rozhodnutí, zda bude určité obrábění prováděno na CNC stroji či nikoli, založeno na počtu požadovaných dílů a na ničem jiném. Přestože objem dílů obráběných v dávce je vždy důležitým kritériem, nikdy by neměl být jediným faktorem.
Je třeba vzít v úvahu také složitost dílu, jeho tolerance, požadovanou kvalitu povrchové úpravy atd. často bude mít z CNC obrábění prospěch jeden složitý díl, zatímco padesát relativně jednoduchých dílů nikoliv.
Mějte na paměti, že číslicové řízení nikdy samo neobrábělo jediný díl. Numerické řízení je pouze proces nebo metoda, která umožňuje používat obráběcí stroj produktivním, přesným a konzistentním způsobem.
VÝHODY ČÍSELNÉHO OVLÁDÁNÍ
Jaké jsou hlavní výhody numerického řízení?
Je důležité vědět, které oblasti obrábění z toho budou mít prospěch a které je lepší provádět konvenčním způsobem. Je absurdní si myslet, že CNC fréza s výkonem 2 koňské síly zvítězí nad zakázkami, které se v současnosti dělají na dvacetkrát výkonnější ruční fréze. Stejně tak nepřiměřená jsou očekávání velkých zlepšení řezných rychlostí a posuvů oproti konvenčnímu stroji. Pokud jsou podmínky obrábění a nástroje stejné, bude doba řezání v obou případech velmi blízko.
Některé z hlavních oblastí, kde uživatel CNC může a měl by očekávat zlepšení:
1. Nastavte redukci času
2. Snížení dodací lhůty
3. Přesnost a opakovatelnost
4. Konturování složitých tvarů
5. Zjednodušené obrábění a držení obrobku
6. Konzistentní doba řezání
7. Obecné zvýšení produktivity
Každá oblast nabízí pouze potenciální zlepšení. Jednotliví uživatelé zažijí různé úrovně skutečného zlepšení v závislosti na produktu vyrobeném na místě, použitém CNC stroji, metodách nastavení, složitosti upínání, kvalitě řezných nástrojů, filozofii řízení a inženýrském designu, úrovni zkušeností pracovníků, jednotlivcích postoje atd.
Nastavení redukce času
V mnoha případech může být doba seřízení CNC stroje zkrácena, někdy až dramaticky. Je důležité si uvědomit, že nastavení je ruční operace, která je značně závislá na výkonu CNC operátora, typu upínání a obecných postupech strojírny. Doba nastavení je neproduktivní, ale nezbytná – je součástí režijních nákladů podnikání. Snížení doby nastavení na minimum by mělo být jedním z primárních hledisek každého vedoucího, programátora a operátora strojní dílny.
Vzhledem ke konstrukci CNC strojů by čas nastavení neměl být velkým problémem. Modulární upínání, standardní nástroje, pevné lokátory, automatická výměna nástrojů, palety a další pokročilé funkce zefektivňují dobu nastavení než srovnatelné nastavení konvenčního stroje. S dobrou znalostí moderní výroby lze výrazně zvýšit produktivitu.
Počet dílů obrobených v rámci jednoho nastavení je také důležitý pro posouzení nákladů na čas nastavení. Pokud je obráběno velké množství dílů v jednom nastavení, náklady na nastavení na díl mohou být velmi zanedbatelné. Velmi podobného snížení lze dosáhnout seskupením několika různých operací do jednoho nastavení. I když je doba nastavení delší, může být opodstatněná ve srovnání s dobou potřebnou k nastavení několika konvenčních strojů.
Snížení dodací doby
Jakmile je partprogram napsán a ověřen, je připraven k opětovnému použití v budoucnu, a to i v krátké době. I když je průběžný čas pro 1. běh obvykle delší, pro jakýkoli následující běh je prakticky nulový. I když technická změna návrhu součásti vyžaduje úpravu programu, lze ji obvykle provést rychle a zkrátit dobu přípravy.
Dlouhé dodací lhůty potřebné k návrhu a výrobě několika speciálních přípravků pro konvenční stroje lze často zkrátit přípravou programu dílů a použitím zjednodušeného přípravku.
Přesnost a opakovatelnost
Vysoký stupeň přesnosti a opakovatelnosti moderních CNC strojů je jedinou hlavní výhodou pro mnoho uživatelů. Ať už je partprogram uložen na disku nebo v paměti počítače, nebo dokonce na pásce (původní metoda), vždy zůstává stejný. Jakýkoli program lze libovolně měnit, ale jakmile se to prokáže, obvykle již nejsou žádné změny vyžadovány. Daný program lze znovu použít tolikrát, kolikrát je potřeba, aniž by došlo ke ztrátě jediného bitu dat, která obsahuje. Je pravda, že program se musí řídit tak proměnlivými faktory, jako je opotřebení nástroje a provozní teploty, musí být bezpečně uložen, ale obecně bude vyžadováno velmi malé zásahy ze strany programátora nebo operátora CNC, vysoká přesnost CNC strojů a jejich opakovatelnost umožňuje vysokou kvalitní díly, které mají být vyráběny důsledně čas od času.
Konturování složitých tvarů
CNC soustruhy a obráběcí centra jsou schopny konturovat různé tvary. Mnoho uživatelů CNC pořídilo své stroje pouze proto, aby byli schopni zpracovávat složité díly. Dobrým příkladem jsou CNC aplikace v leteckém a automobilovém průmyslu. Použití nějaké formy počítačového programování je prakticky povinné pro jakékoli generování trojrozměrné dráhy nástroje.
Složité tvary, jako jsou formy, lze vyrábět bez dalších nákladů na výrobu modelu pro obkreslování. Zrcadlové díly lze dosáhnout doslova stisknutím tlačítka, šablon, dřevěných modelů a dalších nástrojů pro tvorbu vzorů.
Zjednodušené obrábění a držení obrobku
Žádné standardní a podomácku vyrobené nástroje, které ruší lavice a zásuvky kolem konvenčního stroje, nelze odstranit použitím standardních nástrojů, speciálně navržených pro aplikace numerického řízení. Vícestupňové nástroje, jako jsou pilotní vrtáky, stupňovité vrtáky, kombinované nástroje, válcové vrtáky a další, jsou nahrazeny několika samostatnými standardními nástroji. Tyto nástroje jsou často levnější a snadněji vyměnitelné než speciální a nestandardní nástroje. Opatření ke snížení nákladů přinutila mnoho dodavatelů nástrojů držet nízké nebo dokonce žádné. Standardní, běžně dostupné nástroje lze obvykle získat rychleji než nestandardní nástroje.
Upínání a upnutí obrobku pro CNC stroje má pouze jeden hlavní účel – držet díl pevně a ve stejné poloze pro všechny díly v dávce. Upínadla určená pro CNC práci běžně nevyžadují přípravky, vodící otvory a další pomůcky pro lokalizaci otvorů.
Doba řezání a zvýšení produktivity
Doba řezání na CNC stroji je běžně známá jako doba cyklu a je vždy konzistentní. Na rozdíl od konvenčního obrábění, kde se mění dovednosti, zkušenosti a osobní únava obsluhy, je CNC obrábění pod kontrolou počítače. Malé množství ruční práce je omezeno na nastavení a nakládání a vykládání součásti. U velkých sérií jsou vysoké náklady na neproduktivní čas rozloženy mezi mnoho dílů, takže jsou méně významné. Hlavní výhoda konzistentního řezného času je u opakujících se zakázek, kde lze velmi přesně provádět rozvrhování výroby a přidělování práce jednotlivým obráběcím strojům.
Hlavním důvodem, proč společnosti často nakupují CNC stroje, je přísně ekonomický – jde o seriózní investici. Každý manažer závodu také vždy myslí na konkurenční výhodu. Technologie numerického řízení nabízí vynikající prostředky k dosažení výrazného zlepšení produktivity výroby a zvýšení celkové kvality vyráběných dílů. Jako každý prostředek je třeba jej používat moudře a vědomě. Když CNC technologii používá stále více společností, jen mít CNC stroj již nenabízí výhodu navíc. Společnosti, které postupují vpřed, jsou ty, které vědí, jak efektivně využívat technologii a praktikovat ji, aby byly konkurenceschopné v globální ekonomice.
K dosažení cíle výrazného zvýšení produktivity je nezbytné, aby uživatelé chápali základní principy, na kterých je CNC technologie založena. Tyto principy mají mnoho podob, například pochopení elektronických obvodů, složitých žebříkových diagramů, počítačové logiky, metrologie, konstrukce strojů, principů a postupů strojů a mnoha dalších. Každý z nich musí nastudovat a zvládnout osoba, která to má na starosti. V této příručce je kladen důraz na témata, která se přímo týkají CNC programování a pochopení nejběžnějších CNC obráběcích strojů, obráběcích center a soustruhů (někdy také nazývaných soustružnická centra). Úvaha o kvalitě součásti by měla být velmi důležitá pro každého programátora a operátora obráběcího stroje a tento cíl se odráží také v přístupu v příručce a v mnoha příkladech.
TYPY CNC OBRÁBĚCÍCH NÁSTROJŮ
Různé druhy CNC strojů pokrývají extrémně širokou škálu. Jejich počet rychle roste, jak postupuje technologický vývoj. Není možné identifikovat všechny aplikace; udělali by dlouhý seznam. Zde je stručný seznam některých skupin, do kterých mohou být CNC stroje součástí:
1. Frézy a obráběcí centra
2. Soustruhy a soustružnická centra
3. Vrtací stroje
4. Vyvrtávačky a profilovače
5. EDM stroje
6. Děrovací lisy a nůžky
7. Stroje na řezání plamenem
8. Směrovače
9. Vodní paprsek a laserové profilovače
10. Válcové brusky
11. Svařovací stroje
12. Ohýbačky, navíjecí a spřádací stroje atp.
V počtu instalací v průmyslu dominují CNC obráběcí centra a soustruhy. Tyto 2 skupiny sdílejí trh téměř rovnoměrně. Některá odvětví mohou vyžadovat vyšší potřebu jedné skupiny strojů v závislosti na jejich potřebách. Je třeba si uvědomit, že existuje mnoho různých druhů soustruhů a stejně mnoho různých druhů obráběcích center. Proces programování pro vertikální stroj je však podobný jako pro horizontální stroj nebo jednoduchou CNC frézu. Dokonce i mezi různými skupinami strojů existuje velké množství obecných aplikací a proces programování je obecně stejný. Například kontura frézovaná stopkovou frézou má mnoho společného s konturou řezanou drátem.
Mlýny a obráběcí centra
Standardní počet os na frézce je 3 - osy X, Y a Z. Součást sady na frézovacím systému je al-obráběcí nástroj se otáčí, může se pohybovat nahoru a dolů (nebo dovnitř a ven), ale fyzicky nesleduje dráhu nástroje.
CNC frézy někdy nazývané CNC frézky jsou obvykle malé, jednoduché stroje bez měniče nástrojů nebo jiných automatických funkcí. Jejich výkon je často velmi nízký. V průmyslu se používají při práci v nástrojárnách, údržbě nebo výrobě drobných dílů. Obvykle jsou určeny pro konturování, na rozdíl od CNC vrtaček.
CNC obráběcí centra jsou oblíbenější a výkonnější než vrtačky a frézy, a to především pro svou flexibilitu. Hlavní výhodou, kterou uživatel získá z CNC obráběcího centra, je možnost seskupování
několik různých operací do jednoho nastavení. Do jediného CNC programu lze začlenit například vrtání, vyvrtávání, válcové vyvrtávání, řezání závitů, čelní čelní frézování a obrysové frézování. Flexibilitu navíc zvyšuje automatická výměna nástrojů pomocí palet pro minimalizaci prostojů, indexování na jinou stranu dílu, použití rotačního pohybu přídavných os a řada dalších funkcí, CNC obráběcí centra mohou být vybavena speciálními software, který řídí rychlosti a posuvy, životnost řezného nástroje, automatické měření v průběhu procesu a seřizování ofsetu a další zařízení zlepšující výrobu a šetřící čas.
Typické CNC obráběcí centrum má 2 základní provedení. Existují vertikální a horizontální obráběcí centra. Hlavním rozdílem mezi těmito 2 typy je povaha práce, kterou na nich lze efektivně provádět. Pro vertikální CNC obráběcí centrum jsou nejvhodnějším typem práce ploché díly, buď namontované na přípravek na stole, nebo pomocné ve svěráku či sklíčidle. Práce, která vyžaduje obrábění na 2 nebo více plochách v jednom nastavení, je vhodnější provádět na CNC horizontálním obráběcím centru. Dobrým příkladem je pouzdro čerpadla a další krychlové tvary. Některé víceplošné obrábění malých dílů lze provádět i na CNC vertikálním obráběcím centru vybaveném otočným stolem.
Proces programování je stejný pro oba návrhy, ale k horizontálnímu návrhu je přidána další osa (obvykle osa B). Tato osa je buď jednoduchou polohovací osou (indexovací osa) pro stůl, nebo plně rotační osou pro simultánní konturování.
Tato příručka se zaměřuje na aplikace vertikálních CNC obráběcích center se speciální částí zabývající se horizontálním nastavením a obráběním. Metody programování jsou použitelné i pro malé CNC frézy nebo vrtačky a/nebo závitořezné stroje, ale programátor musí vzít v úvahu jejich omezení.
Soustruhy a soustružnická centra
CNC soustruh je obvykle obráběcí stroj se 2 osami, svislou osou X a vodorovnou osou Z. Hlavní budoucnost soustruhu, která jej odlišuje od frézy, je to, že se součást otáčí kolem středové osy stroje. Kromě toho je řezný nástroj normálně stacionární, namontovaný v posuvné revolverové hlavě. Řezný nástroj sleduje obrys naprogramované dráhy nástroje. U CNC soustruhu s frézovacím nástavcem, tzv. live tooling, má frézovací nástroj vlastní motor a otáčí se, když vřeteno stojí.
Moderní design soustruhu může být horizontální nebo vertikální. Horizontální typ je mnohem běžnější než vertikální typ, ale pro obě skupiny existují obě provedení. Například typický CNC soustruh horizontální skupiny může být navržen s plochým ložem nebo šikmým ložem, jako tyčový typ, typ sklíčidla nebo univerzální typ. K těmto kombinacím nebo mnoha doplňkům, které tvoří CNC soustruh, je extrémně flexibilní obráběcí stroj. Oblíbenými součástmi CNC soustruhu jsou obvykle příslušenství, jako je koník, pevné podpěry nebo navazující podpěry, zachycovače součástí, vytahovací prsty a dokonce i nástavec pro frézování ve 3. ose. CNC soustruh může být velmi všestranný tak všestranný, že se mu často říká CNC soustružnické centrum. Všechny textové a programové příklady v této příručce používají tradičnější termín CNC soustruh, ale přesto uznávají všechny jeho moderní funkce.
PERSONÁL PRO CNC
Počítače a obráběcí stroje nemají žádnou inteligenci. Neumí přemýšlet, nedokážou racionálně zhodnotit stanici. To dokážou pouze lidé s určitými dovednostmi a znalostmi. V oblasti numerického řízení jsou dovednosti obvykle v rukou 2 klíčových lidí, z nichž jeden provádí programování a druhý obrábění. Jejich počet a povinnosti obvykle závisí na preferenci společnosti, její velikosti a také na produktu, který se tam vyrábí. Každá pozice je však zcela odlišná, ačkoli mnoho společností kombinuje 2 funkce do jedné, často nazývané CNC programátor/operátor.
CNC programátor
CNC programátor je většinou ten, kdo má v CNC strojírně největší zodpovědnost. Tato osoba je často odpovědná za úspěch technologie číslicového řízení v závodě. Stejně tak je tato osoba zodpovědná za problémy související s operacemi CNC.
Ačkoli se povinnosti mohou lišit, programátor je také zodpovědný za různé úkoly související s efektivním používáním CNC strojů. Ve skutečnosti je tato osoba často odpovědná za výrobu a kvalitu všech CNC operací.
Many CNC programmers are experienced machinists, who have had a practical, hands-on experience as machine tool operations they know how to read technical drawings and they can comprehend the engineering intent behind the design. This practical experience is the foundation for the ability to ‘machine' a part in an office environment. A good CNC programmer must be able to visualize all the tool motions and recognize all restricting factories that may be involved. The programmer must be able to collect, analyze process and logically integrate all the collected data into a signal, cohesive program. In simple terms, the CNC programmer must be able to decide upon the best manufacturing methodology in all respects.
Kromě obráběcích dovedností musí CNC programátor rozumět matematickým principům, zejména aplikaci rovnic, řešení oblouků a úhlů. Neméně důležitá je znalost trigonometrie. Dokonce i při počítačovém programování je znalost metod ručního programování naprosto nezbytná pro důkladné pochopení výstupu počítače a řízení tohoto výstupu.
Poslední důležitou vlastností skutečně profesionálního CNC programátora je jeho schopnost naslouchat ostatním lidem – inženýrům, CNC operátorům, manažerům. Dobré schopnosti seznamování jsou prvním předpokladem, jak se stát flexibilní. Dobrý CNC programátor musí být flexibilní, aby mohl nabízet vysokou kvalitu programování.
Operátor CNC strojů
Operátor CNC obráběcího stroje je doplňkovou pozicí k CNC programátorovi. Programátor a operátor mohou existovat v jedné osobě, jak je tomu v mnoha malých obchodech. Přestože většina povinností prováděných operátorem konvenčního stroje byla převedena do programu CNC, operátor CNC má mnoho jedinečných povinností. V typických případech je operátor zodpovědný za nastavení nástroje a stroje, za výměnu dílů, často i za nějakou kontrolu během procesu. Mnoho společností očekává kontrolu kvality u stroje – a obsluha jakéhokoli obráběcího stroje, ručního nebo počítačového, je také odpovědná za kvalitu práce odvedené na tomto stroji. Jednou z velmi důležitých povinností obsluhy CNC stroje je hlásit zjištění o každém programu programátorovi. I s nejlepšími znalostmi, dovednostmi, postoji a záměry lze „konečný“ program vždy vylepšit. Obsluha CNC je tím, kdo je nejblíže skutečnému obrábění, přesně ví, do jaké míry mohou taková vylepšení být.
Zdůvodnění nákladů na CNC
Náklady na CNC stroj mohou většinu výrobců znervóznit, ale výhody vlastnictví CNC routeru s největší pravděpodobností ospravedlní náklady ve velmi krátkém čase.
První náklady, které je třeba vzít v úvahu, jsou náklady na stroj. Někteří prodejci nabízejí balíčky, které zahrnují instalaci, školení softwaru a poplatky za dopravu. Ale ve většině případů se vše prodává samostatně, aby bylo možné přizpůsobit CNC router.
Lehká povinnost
Low-end stroje stojí od $2,000 až $10,000. they are usually bolt-it yourself kits made of bent sheet metal and use stepper motors. They come with a training video and an instruction manual. These machines are meant for do-it-yourself use, for the signage industry and other very light duty operations. they will usually come with an adapter for a conventional plunge router. accessories such as a spindle and vacuum work holding are options. These machines can be very successfully integrated into a high production environment as a dedicated process or as part of a manufacturing cell. for instance, one of these CNC's can be programmed to drill hardware holes on drawer fronts before assembly.
Střední zátěž
CNC stroje střední třídy budou stát mezi $10,000 a $100,000. tyto stroje jsou vyrobeny z těžší oceli nebo hliníku. Mohou používat krokové motory a někdy serva; a používejte hřebenové pohony nebo řemenové pohony. budou mít samostatný ovladač a nabídnou širokou škálu možností, jako jsou automatické výměníky nástrojů a vakuové přetlakové stoly. tyto stroje jsou určeny pro náročnější použití v signage průmyslu a pro aplikace na zpracování lehkých panelů.
Jsou dobrou volbou pro začínající podniky s omezenými zdroji nebo pracovní silou. Mohou provádět většinu operací potřebných při výrobě skříní, i když ne se stejným stupněm sofistikovanosti nebo se stejnou účinností.
Průmyslová pevnost
High-end routery stojí nahoru $100,000 3. To zahrnuje celou řadu strojů se 5 až osami vhodných pro širokou škálu aplikací. tyto stroje budou vyrobeny ze silné svařované oceli a budou plně vybaveny automatickým výměníkem nástrojů, vakuovým stolem a dalším příslušenstvím v závislosti na aplikaci. tyto stroje jsou obvykle instalovány výrobcem a často je součástí školení.
Přeprava
Přeprava CNC routeru s sebou nese značné náklady. S routery vážícími od několika stovek liber do několika tun se náklady fr8 mohou pohybovat od $200 na $5,000 or more, depending on location. remember that unless the machine was built nearby, the hidden cost of moving it from europe or asia to the dealer's showroom is likely included. additional costs may also be incurred just to get the machine inside once it is delivered as it is always a good idea to use professional riggers to deal with this kind of operation.
Instalace a školení
Dodavatelé CNC obvykle účtují od $300 na $1000 za den na náklady na instalaci. Instalace a testování routeru může trvat půl dne až celý týden. Tyto náklady mohou být zahrnuty v ceně nákupu stroje. někteří prodejci poskytnou bezplatné školení o tom, jak používat hardware a software, obvykle na místě, zatímco jiní budou zpoplatněni $300 na $1,000 za den za tuto službu.
BEZPEČNOST SOUVISEJÍCÍ S CNC PRÁCÍ
Jednou ze stěn mnoha společností je bezpečnostní plakát s jednoduchým, ale účinným sdělením:
1. bezpečnostním pravidlem je dodržovat všechna bezpečnostní pravidla.
Nadpis této části neuvádí, zda je bezpečnost orientována na úroveň programování nebo obrábění. Sezóna je taková, že bezpečnost je zcela nezávislá. Stojí samostatně a řídí chování všech ve strojírně i mimo ni. Na první pohled se může zdát, že bezpečnost je něco, co souvisí s obráběním a provozem stroje, možná také s nastavením. To je určitě pravda, ale sotva to představuje úplný obrázek.
Bezpečnost je nejdůležitějším prvkem při programování, nastavování, obrábění, obrábění, upnutí, inspekci, sekání a – jak jinak – v běžné každodenní práci strojírny. Bezpečnost nelze nikdy přehnaně zdůrazňovat. Společnosti mluví o bezpečnosti, pořádají bezpečnostní porady, vystavují plakáty, přednášejí projevy, volají odborníky. Toto množství informací a pokynů je nám všem předkládáno z několika velmi dobrých důvodů. Poměrně mnoho z nich je předáno minulých tragických událostech – mnoho zákonů, pravidel a nařízení bylo napsáno jako výsledek vyšetřování a vyšetřování vážných nehod.
Na první pohled se může zdát, že u CNC práce je bezpečnost až druhořadou záležitostí. Existuje spousta automatizace; součást programu, který běží znovu a znovu, nástroje, které byly použity v minulosti, jednoduché nastavení atd. To vše může vést k sebeuspokojení a falešnému předpokladu, že je postaráno o bezpečnost. To je pohled, který může mít vážné důsledky.
Bezpečnost je velké téma, ale několik bodů, které se týkají CNC práce, je důležitých. Každý strojník by měl znát nebezpečí mechanických a elektrických zařízení. Prvním krokem k bezpečnému pracovišti je čistý pracovní prostor, kde se na podlaze nesmějí hromadit třísky, olejové skvrny a jiné nečistoty. Stejně důležité je dbát na osobní bezpečnost. Volný oděv, šperky, kravaty, šátky, nechráněné dlouhé vlasy, nesprávné používání rukavic a podobné přestupky jsou v prostředí obrábění nebezpečné. Důrazně se doporučuje ochrana očí, uší, rukou a nohou.
Když je stroj v provozu, měla by být na místě ochranná zařízení a neměly by být vystaveny žádné pohyblivé části. Zvláštní pozornost je třeba věnovat rotujícím vřetenům a automatickým výměníkům nástrojů. Další zařízení, která mohou představovat nebezpečí, jsou měniče palet, dopravníky třísek, vysokonapěťové oblasti, kladkostroje atd. odpojení jakýchkoli blokovacích nebo jiných bezpečnostních prvků je nebezpečné – a také nezákonné, bez odpovídajících dovedností a oprávnění.
Při programování je důležité také dodržování bezpečnostních pravidel. Pohyb nástroje lze naprogramovat mnoha způsoby. Rychlosti a posuvy musí být realistické, ne pouze matematicky "správné". Hloubka řezu, šířka řezu, vlastnosti nástroje, to vše má zásadní vliv na celkovou bezpečnost.
Všechny tyto nápady jsou jen velmi krátkým letním letem a připomínkou toho, že bezpečnost je vždy třeba brát vážně.
